JP5186694B2 - Method for producing chitin nanofiber, composite material and coating composition containing chitin nanofiber, and method for producing chitosan nanofiber, composite material and coating composition containing chitosan nanofiber - Google Patents

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Description

本発明は、キチン含有生物由来の材料からキチンナノファイバーを製造する方法および該方法により得ることのできるキチンナノファイバー、ならびにキチンナノファイバーを含む複合材料および塗料組成物に関する。さらに本発明は、キチン含有生物由来の材料からキトサンナノファイバーを得る方法、ならびにキトサンナノファイバーを含む複合材料および塗料組成物にも関する。   The present invention relates to a method for producing chitin nanofibers from a chitin-containing bio-derived material, chitin nanofibers obtainable by the method, and a composite material and a coating composition containing the chitin nanofibers. The present invention further relates to a method for obtaining chitosan nanofibers from a chitin-containing bio-derived material, and a composite material and a coating composition containing the chitosan nanofibers.

ナノファイバーは、一般に数十ないし数百ナノメーターの径(幅)を有する極細繊維であり、従来の繊維と比べて格段に大きい表面積を有する等の特徴を有するため、新規かつ特殊な機能を発揮するものとして注目され、その利用が進められている。ナノファイバーの原料としては、ナイロン、ポリエステル等の高分子材料が主たるものであるが、最近では、環境への配慮から生物材料からナノファイバーを得て、これらを利用することについても盛んに研究がなされている。   Nanofibers are ultrafine fibers that generally have a diameter (width) of several tens to several hundreds of nanometers, and have features such as a significantly larger surface area than conventional fibers, and thus exhibit new and special functions. It is attracting attention and is being used. Polymer materials such as nylon and polyester are mainly used as raw materials for nanofibers. Recently, active research has been conducted on obtaining nanofibers from biological materials and using them for environmental considerations. Has been made.

キチン、キトサンも生物由来のものであり、ナノファイバー化の研究が行われている。例えば、市販のキチンを回転デスク湿式粉砕機によりナノファイバーに解繊・乾燥する方法があるが(特許文献1、特許文献2)、市販のキチンは繊維間で極めて強固に水素結合を形成するため、物理的な負荷をかけても繊維を完全にほぐすことは困難であり、それゆえ繊維の形状が不揃いである。キトサンを溶媒中に溶解し、エレクトロスピニング(電解紡糸)でナノファイバーを紡糸している例もあるが(特許文献3、非特許文献1)、一度、キトサンを溶媒に溶解する必要があり、環境負荷が大きく、大量生産に不向きである。電解紡糸で得られる繊維は径が太く(繊維幅100nm以上)、不均一である。また電解紡糸法では大量生産が困難であり、エネルギーコストが高い。また、キチンは溶媒に不溶であるため、電解紡糸法ではキチンナノファイバーは製造できない。加水分解によりバイオナノファイバーを得る方法もあるが(非特許文献2)、酸処理によって繊維が寸断されてしまうため、繊維長が1μm以下に短くなってしまう。市販のキチンにTEMPO触媒を用いた酸化処理を施し、水への分散性を高め、超音波処理でナノファイバーを解繊する方法もあるが(非特許文献3)、この方法では酸化処理により加水分解され、繊維長が大幅に減少してしまう。得られたものはファイバーというよりは、ウィスカーに近いものである。そして酸化処理を行っているため、厳密には化学構造はキチンとは異なってしまう。イカの腱由来のキチンに酢酸を添加し、超音波処理でナノファイバー化する方法もある(特許文献4、非特許文献4)。イカ由来キチンは結晶化度が低いベータキチンであるためほぐれやすく、ナノファイバー化が可能であるが、カニ・エビ殻由来キチンは高結晶性で機械的強度が強いアルファキチンであるため、同様の処理を行ってもキチンナノファイバーは得られない。さらに、イカの腱はカニやエビの殻と比較して圧倒的に資源量が乏しいため、上記方法の実用化の可能性は低い。   Chitin and chitosan are also derived from living organisms, and research into nanofibers is being conducted. For example, there is a method in which commercially available chitin is defibrated and dried into nanofibers using a rotary desk wet pulverizer (Patent Document 1, Patent Document 2), but commercially available chitin forms hydrogen bonds extremely strongly between fibers. Even when a physical load is applied, it is difficult to completely loosen the fiber, and therefore the shape of the fiber is uneven. There are also examples in which chitosan is dissolved in a solvent and nanofibers are spun by electrospinning (Patent Document 3, Non-Patent Document 1), but it is necessary to dissolve chitosan once in a solvent, Heavy load and unsuitable for mass production. The fiber obtained by electrospinning has a large diameter (fiber width of 100 nm or more) and is not uniform. In addition, mass production is difficult with the electrospinning method, and the energy cost is high. Moreover, since chitin is insoluble in a solvent, chitin nanofibers cannot be produced by electrospinning. Although there is also a method of obtaining bionanofiber by hydrolysis (Non-patent Document 2), the fiber is cut by acid treatment, so the fiber length is shortened to 1 μm or less. There is a method in which commercially available chitin is oxidized using a TEMPO catalyst to increase the dispersibility in water and the nanofibers are defibrated by ultrasonic treatment (Non-patent Document 3). It is decomposed and the fiber length is greatly reduced. The result is more like a whisker than a fiber. Strictly speaking, the chemical structure is different from that of chitin because of the oxidation treatment. There is also a method in which acetic acid is added to chitin derived from squid tendon to form nanofibers by ultrasonic treatment (Patent Document 4, Non-Patent Document 4). Squid-derived chitin is a beta chitin with a low degree of crystallinity, so it can be easily loosened and can be made into nanofibers, but crab / shrimp shell-derived chitin is a highly crystalline alpha chitin with high mechanical strength. Chitin nanofibers cannot be obtained even after treatment. Furthermore, since the squid tendon is overwhelmingly scarce in resources compared to crab and shrimp shells, the possibility of practical application of the above method is low.

カニ、エビ等の甲殻類は外皮にキチンを豊富に含んでいる。しかも、エビ・カニは大量に消費されている。ほとんどの場合、これらの外皮は廃棄されている。そこで、これらの資源を有効利用するために、甲殻類からキチンを得て、ナノファイバーを製造する試みがいくつかなされている。しかし、これらの生物から、ありのままの状態の、細く、長く、しかも均質で結晶性、物性、処理操作の簡便さ、蓄積量のいずれにおいても優れたキチンナノファイバーは、得られていなかった。   Crustaceans such as crabs and shrimps contain abundant chitin in their outer shells. Moreover, shrimp and crabs are consumed in large quantities. In most cases, these hulls are discarded. In order to make effective use of these resources, some attempts have been made to produce nanofibers by obtaining chitin from crustaceans. However, no chitin nanofibers have been obtained from these organisms as they are, thin, long, homogeneous, and excellent in crystallinity, physical properties, ease of processing operation, and accumulated amount.

生物由来のナノファイバーの用途についても研究がなされており、実用化もされている。例えば、キトサンを利用した塗料が商品化されているが、キトサンが酸性溶液にしか溶けないので、キトサンを利用した塗料は金属には不向きである。また、キトサンは吸湿性が高いので、キトサンを利用した塗料は、夏場などでは空調設備のある場所で塗装をする必要がある。
特開2003−155349号公報 特開平4−281017号公報 特開2007−236551号公報 特開2009−102782号公報 Min B. et al., Polymer, 2004, 45, 7137 Gopalan N., et al., Biomacromolecules, 2003, 4, 657 Fan Y. et al, Biomacromolecules, 2008, 9, 192. Fan Y. et al, Biomacromolecules, 2008, 9, 1919.
Research has also been conducted on the use of biological nanofibers, and they have been put into practical use. For example, paints using chitosan have been commercialized, but since chitosan is soluble only in acidic solutions, paints using chitosan are not suitable for metals. In addition, since chitosan is highly hygroscopic, paints using chitosan need to be applied in places with air conditioning equipment in summer.
JP 2003-155349 A Japanese Patent Laid-Open No. 4-281017 JP 2007-236551 A JP 2009-102782 A Min B. et al., Polymer, 2004, 45, 7137 Gopalan N., et al., Biomacromolecules, 2003, 4, 657 Fan Y. et al, Biomacromolecules, 2008, 9, 192. Fan Y. et al, Biomacromolecules, 2008, 9, 1919.

キチン含有生物由来の材料から、細く、長く、しかも均質で結晶性、物性、処理操作の簡便さ、蓄積量のいずれにおいても優れたキチンナノファイバーを得ることが本発明の課題であった。そして、キチンナノファイバーの用途を開発することも本発明の課題であった。同様に、優れた性質を有するキトサンナノファイバーを得て、その用途を開発することも本発明の課題であった。例えば、従来のキトサン塗料の欠点をなくした塗料を開発することは、本発明の具体的課題の1つであった。   It was an object of the present invention to obtain chitin nanofibers that are thin, long, homogeneous, and excellent in crystallinity, physical properties, ease of processing operation, and accumulated amount from materials derived from chitin-containing organisms. And it was the subject of this invention to develop the use of chitin nanofiber. Similarly, obtaining a chitosan nanofiber having excellent properties and developing its application was also an object of the present invention. For example, it has been one of the specific problems of the present invention to develop a paint that eliminates the drawbacks of conventional chitosan paints.

本発明者らは、上記課題に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、キチン含有生物由来の材料から、ほとんど損傷のない状態の細く、長く、しかも均質で結晶性、物性、処理操作の簡便さ、蓄積量のいずれにおいても優れたキチンナノファイバーを得るための製造方法を開発した。キチンナノファイバーを複合材料に含ませることにより、従来のものよりも熱膨張が少なく、しかも光透過性および柔軟性が失われていない複合材料を製造することに成功した。さらに、キチンナノファイバーを塗料組成物に含ませることにより、従来のものより均一な塗膜を形成し、優れた接着性を有する塗料組成物を製造することに成功した。また、キチン含有生物由来の材料から、優れた特性を有するキトサンナノファイバー、ならびにキトサンナノファイバーを含む複合材料および塗料組成物を製造することにも成功した。   As a result of intensive studies in view of the above problems, the present inventors have obtained a thin, long, homogeneous, crystalline property, physical property, and ease of processing operation from a chitin-containing organism-derived material, with almost no damage. We have developed a manufacturing method to obtain chitin nanofibers that are excellent in any amount of accumulation. By including chitin nanofibers in the composite material, the present inventors have succeeded in producing a composite material that has less thermal expansion than the conventional one and that does not lose light transmission and flexibility. Furthermore, by including chitin nanofibers in the coating composition, a coating film more uniform than the conventional one was formed, and a coating composition having excellent adhesiveness was successfully produced. In addition, chitosan nanofibers having excellent properties, and composite materials and coating compositions containing chitosan nanofibers have also been successfully produced from biotin-derived materials.

本発明により得られるキチン含有生物由来の材料由来のキチンナノファイバーは、細く、長く、しかも均質で結晶性、物性、処理操作の簡便さ、蓄積量のいずれにおいても優れている。それゆえ、多くの用途に適用することができる。キチンナノファイバー、とりわけ本発明により得られるキチンナノファイバーを含有する複合材料は、従来のものよりも熱膨張が少なく、しかも光透過性および柔軟性が失われていないものである。キチンナノファイバー、とりわけ本発明により得られるキチンナノファイバーを含有する塗料組成物は、従来のものより均一な塗膜を形成し、優れた接着性を有するものである。さらに、本発明の塗料組成物は、中性の塗料組成物とすることができるので金属にも適用でき、しかも吸湿性が低く、塗装の際に空調が不要である。本発明にて得られるキトサンナノファイバー、それを含む複合材料および塗料組成物もまた優れた性質を有するものである。   The chitin nanofiber derived from a chitin-containing organism-derived material obtained by the present invention is thin, long, homogeneous, and excellent in any of crystallinity, physical properties, ease of processing operation, and accumulated amount. Therefore, it can be applied to many uses. The composite material containing chitin nanofibers, particularly the chitin nanofibers obtained by the present invention, has less thermal expansion than the conventional ones, and the light transmittance and flexibility are not lost. The coating composition containing chitin nanofibers, especially chitin nanofibers obtained by the present invention forms a more uniform coating film than the conventional one and has excellent adhesiveness. Furthermore, since the coating composition of the present invention can be made into a neutral coating composition, it can be applied to metals, has a low hygroscopic property, and does not require air conditioning during painting. Chitosan nanofibers obtained by the present invention, composite materials containing the same, and coating compositions also have excellent properties.

図1は、本発明の方法により得られたカニ殻由来のキチンナノファイバーの走査電子顕微鏡(FE−SEM)による写真である。左は倍率2万倍、右は倍率7万倍である。FIG. 1 is a photograph taken by a scanning electron microscope (FE-SEM) of a chitin nanofiber derived from a crab shell obtained by the method of the present invention. The magnification on the left is 20,000 times, and the magnification on the right is 70,000 times. 図2は、本発明の方法により得られたカニ殻由来のキチンナノファイバーの赤外分光光度計(FT−IR)によるスペクトルである。FIG. 2 is a spectrum of chitin nanofibers derived from crab shell obtained by the method of the present invention, using an infrared spectrophotometer (FT-IR). 図3は、本発明の方法により得られたカニ殻由来のキチンナノファイバーのX線散乱測定装置によるX線回折パターンである。FIG. 3 is an X-ray diffraction pattern obtained by an X-ray scattering measurement apparatus for chitin nanofibers derived from crab shells obtained by the method of the present invention. 図4は、本発明の方法により得られたエビ殻由来のキチンナノファイバーの走査電子顕微鏡(FE−SEM)による写真である。倍率は3万倍である。FIG. 4 is a photograph taken with a scanning electron microscope (FE-SEM) of chitin nanofibers derived from shrimp shells obtained by the method of the present invention. The magnification is 30,000 times. 図5は、本発明の方法により得られたカニ殻由来のキチンナノファイバー含有複合材料の紫外可視分光光度計により透過率を測定した結果を示す図である。グラフ右の写真は、上が本発明のキチンナノファイバー含有複合材料の柔軟性を示すもので、下がキチンナノファイバーのシート(樹脂なし)である。FIG. 5 is a diagram showing the results of measuring the transmittance of the crab shell-derived chitin nanofiber-containing composite material obtained by the method of the present invention using an ultraviolet-visible spectrophotometer. In the photograph on the right side of the graph, the top shows the flexibility of the chitin nanofiber-containing composite material of the present invention, and the bottom is the chitin nanofiber sheet (no resin). 図6は、本発明の方法により得られたカニ殻由来のキチンナノファイバー含有複合材料の熱機械測定装置により熱膨張を測定した結果を示す図である。グラフ右の写真は、上が本発明のキチンナノファイバー含有複合材料の柔軟性を示すもので、下がキチンナノファイバーのシート(樹脂なし)である。FIG. 6 is a diagram showing a result of measuring thermal expansion by a thermomechanical measuring device of a crab shell-derived chitin nanofiber-containing composite material obtained by the method of the present invention. In the photograph on the right side of the graph, the top shows the flexibility of the chitin nanofiber-containing composite material of the present invention, and the bottom is the chitin nanofiber sheet (no resin). 図7は、本発明の方法により得られたエビ殻由来のキトサンナノファイバーの走査電子顕微鏡(FE−SEM)による写真である。倍率は10万倍である。FIG. 7 is a photograph taken by a scanning electron microscope (FE-SEM) of chitosan nanofibers derived from shrimp shells obtained by the method of the present invention. The magnification is 100,000 times.

したがって、本発明は下記のものを提供する。
(1)キチン含有生物由来の材料を、
少なくとも1回の脱蛋白工程および少なくとも1回の脱灰工程
に付し、次いで、
解繊工程
に付すことを特徴とする、キチンナノファイバーの製造方法。
(2)解繊工程の前に酸性試薬にて処理する工程をさらに含む、(1)記載の方法。
(3)酸性試薬が弱酸であり、処理工程におけるpHが3〜4である(2)記載の方法。
(4)各工程を常に乾燥させずに行う(1)〜(3)のいずれかに記載の方法
(5)キチン含有生物が甲殻類である(1)〜(4)のいずれかに記載の方法。
(6)(1)〜(5)のいずれかに記載の方法により得られるキチンナノファイバー。
(7)ファイバーの幅が2nm〜20nmである(6)記載のキチンナノファイバー。
(8)繊維状態が伸びきり鎖結晶である(6)または(7)記載のキチンナノファイバー。
(9)キチンナノファイバーおよび樹脂を含む複合材料。
(10)熱膨張率が2x10−5−1以下に低減されている(9)記載の複合材料。
(11)同じ厚さのキチンナノファイバー不含のものと比べて、600nmにおける透過率の損失が10%以下である(9)または(10)記載の複合材料。
(12)キチンナノファイバーが(6)〜(8)のいずれかに記載のものである、(9)〜(11)のいずれかに記載の複合材料。
(13)キチンナノファイバーの存在下で樹脂モノマーを重合させることを特徴とする、複合材料の製造方法。
(14)キチンナノファイバーが(6)〜(8)のいずれかに記載のものである、(13)記載の方法。
(15)キチンナノファイバーおよび水溶性樹脂またはエマルジョンを含む塗料組成物。
(16)金属用である(15)記載の塗料組成物。
(17)キチンナノファイバーが(6)〜(8)のいずれかに記載のものである、(15)または(16)記載の塗料組成物。
(18)キチンナノファイバーの水懸濁液と水溶性樹脂またはエマルジョンをブレンドすることを特徴とする、塗料組成物の製造方法。
(19)キチンナノファイバーが(6)〜(8)のいずれかに記載のものである、(18)記載の方法。
(20)キチン含有生物由来の材料を、
少なくとも1回の脱蛋白工程および少なくとも1回の脱灰工程
および少なくとも1回の脱アセチル化工程に付し、次いで、
解繊工程
に付すことを特徴とする、キトサンナノファイバーの製造方法。
(21)各工程を常に乾燥させずに行う(20)記載の方法。
(22)(20)または(21)記載の方法により得られるキトサンナノファイバー。
(23)ファイバーの幅が2nm〜40nmである(22)記載のキトサンナノファイバー。
(24)キトサンナノファイバーおよび水溶性樹脂またはエマルジョンを含む塗料組成物。
(25)キトサンナノファイバーが(23)記載のものである、(24)記載の塗料組成物。
(26)キトサンナノファイバーの水懸濁液と水溶性樹脂またはエマルジョンをブレンドすることを特徴とする、塗料組成物の製造方法。
(27)キトサンナノファイバーが(23)記載のものである、(26)記載の方法。
Accordingly, the present invention provides the following.
(1) Chitin-containing biological material
Subject to at least one deproteinization step and at least one decalcification step;
A method for producing chitin nanofibers, which is subjected to a defibrating process.
(2) The method according to (1), further comprising a step of treating with an acidic reagent before the defibrating step.
(3) The method according to (2), wherein the acidic reagent is a weak acid and the pH in the treatment step is 3 to 4.
(4) The method according to any one of (1) to (3), wherein each step is always performed without drying (5) The chitin-containing organism is a crustacean, according to any one of (1) to (4) Method.
(6) A chitin nanofiber obtained by the method according to any one of (1) to (5).
(7) The chitin nanofiber according to (6), wherein the fiber has a width of 2 nm to 20 nm.
(8) The chitin nanofiber according to (6) or (7), wherein the fiber state is an extended chain crystal.
(9) A composite material containing chitin nanofibers and a resin.
(10) The composite material according to (9), wherein the coefficient of thermal expansion is reduced to 2 × 10 −5 ° C. −1 or less.
(11) The composite material according to (9) or (10), wherein the transmittance loss at 600 nm is 10% or less as compared with a material containing no chitin nanofibers having the same thickness.
(12) The composite material according to any one of (9) to (11), wherein the chitin nanofibers are those according to any one of (6) to (8).
(13) A method for producing a composite material, wherein a resin monomer is polymerized in the presence of chitin nanofibers.
(14) The method according to (13), wherein the chitin nanofiber is any one of (6) to (8).
(15) A coating composition comprising chitin nanofibers and a water-soluble resin or emulsion.
(16) The coating composition according to (15), which is for metal.
(17) The coating composition according to (15) or (16), wherein the chitin nanofibers are those according to any one of (6) to (8).
(18) A method for producing a coating composition, comprising blending an aqueous suspension of chitin nanofibers with a water-soluble resin or emulsion.
(19) The method according to (18), wherein the chitin nanofiber is any one of (6) to (8).
(20) A material derived from a chitin-containing organism,
Subject to at least one deproteinization step and at least one decalcification step and at least one deacetylation step;
A method for producing chitosan nanofibers, which is subjected to a defibrating process.
(21) The method according to (20), wherein each step is always performed without drying.
(22) A chitosan nanofiber obtained by the method according to (20) or (21).
(23) The chitosan nanofiber according to (22), wherein the width of the fiber is 2 nm to 40 nm.
(24) A coating composition comprising chitosan nanofibers and a water-soluble resin or emulsion.
(25) The coating composition according to (24), wherein the chitosan nanofiber is as described in (23).
(26) A method for producing a coating composition, comprising blending an aqueous suspension of chitosan nanofibers with a water-soluble resin or emulsion.
(27) The method according to (26), wherein the chitosan nanofiber is as described in (23).

本発明は、1の態様において、
キチン含有生物由来の材料を、
少なくとも1回の脱蛋白工程および少なくとも1回の脱灰工程
に付し、次いで、
解繊工程
に付すことを特徴とする、キチンナノファイバーの製造方法を提供する。
In one aspect, the present invention provides:
A bio-derived material derived from chitin
Subject to at least one deproteinization step and at least one decalcification step;
Provided is a method for producing chitin nanofibers, which is subjected to a defibrating process.

本発明のキチンナノファイバーはキチン含有生物由来の材料から得ることができる。キチン含有生物としては、甲殻類、昆虫類またはオキアミなどが例示されるが、これらに限定されない。本発明のキチンナノファイバーの原料となるキチン含有生物由来の材料は、例えば、昆虫類の外皮、オキアミなどの殻、甲殻類の殻および外皮などが挙げられる。キチン含有生物由来の材料としては、キチン含量の多い生物、例えば、エビ、カニなどの甲殻類の殻および外皮が好ましい。エビ、カニの甲羅、殻などは、消費後に廃棄される部分のほとんどを占める。そのうえ、エビやカニは大量に消費されるので、エビやカニの外皮は大量に得ることができ、好都合である。   The chitin nanofiber of the present invention can be obtained from a material derived from a chitin-containing organism. Examples of chitin-containing organisms include, but are not limited to, crustaceans, insects, and krill. Examples of the material derived from a chitin-containing organism as a raw material for the chitin nanofibers of the present invention include insect shells, krill shells, crustacean shells, shells, and the like. As materials derived from chitin-containing organisms, organisms with a high chitin content, for example, shells and hulls of crustaceans such as shrimps and crabs are preferred. Shrimp, crab shells, shells, etc. occupy most of the parts discarded after consumption. In addition, since shrimp and crabs are consumed in large quantities, shrimp and crab skins can be obtained in large quantities, which is convenient.

生体中のキチンナノファイバーは、その周囲および間隙に存在する蛋白および炭酸カルシウムを含むマトリクスを有しているので、脱マトリクス処理を行わなければ得ることができない。本発明のキチンナノファイバーの製造方法によれば、生体内のキチンナノファイバーをありのままの状態で単離・抽出することが可能である。そのため、本発明の製造方法により得られるキチンナノファイバーは、細くて均質であり、長く、分子が伸びきり鎖結晶で強度が高いものである。伸びきり鎖結晶とは、剛直性の高分子が伸びきった状態で規則正しく配列し、束になった繊維状の結晶のことであり、欠陥が少ないため強靭な物性を発揮することが可能である。特に、エビやカニなどの甲殻類のキチンは結晶性の高いアルファキチンであるため、本発明においてエビやカニなどの甲殻類の殻を原料にして得られるキチンナノファイバーは、上記の優れた特性が顕著である。   Since chitin nanofibers in a living body have a matrix containing protein and calcium carbonate existing around and in the gap, they cannot be obtained unless dematrixing is performed. According to the method for producing chitin nanofibers of the present invention, it is possible to isolate and extract chitin nanofibers in a living body as they are. Therefore, the chitin nanofibers obtained by the production method of the present invention are thin and homogeneous, long, molecules are extended chain crystals, and have high strength. An extended chain crystal is a fibrous crystal that is regularly arranged in a state in which a rigid polymer is fully stretched to form a bundle, and since it has few defects, it can exhibit strong physical properties. . In particular, since chitin of crustaceans such as shrimps and crabs are highly crystalline alpha chitin, chitin nanofibers obtained from crustacean shells such as shrimps and crabs in the present invention have the above-mentioned excellent characteristics. Is remarkable.

脱蛋白により、キチンナノファイバーを囲んでマトリックスを形成している蛋白が除去される。脱蛋白処理には、アルカリ処理法、プロテアーゼなどのタンパク質分解酵素法などがあるが、アルカリ処理法が好適である。アルカリ処理による脱蛋白において、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウムなどのアルカリの水溶液が好ましく用いられ、その濃度は、キチン含有生物由来の材料の量、キチン含有生物の種類、部位などに応じて適宜選択されうるが、通常は約2〜約10%(w/v)、好ましくは約3〜約7%(w/v)、例えば約5%(w/v)である。アルカリ処理による脱蛋白の温度は、キチン含有生物由来の材料の量、キチン含有生物の種類、部位などに応じて適宜選択されうるが、通常は約80℃以上、好ましくは約90℃以上、さらに好ましくはアルカリ水溶液を還流しながら行う。処理時間も、キチン含有生物由来の材料の量、キチン含有生物の種類、部位などに応じて適宜選択されうるが、通常は数時間〜約3日間、好ましくは数時間〜約2日間行ってもよい。   Deproteinization removes the protein that forms the matrix surrounding the chitin nanofibers. Examples of the deproteinization treatment include an alkali treatment method and a proteolytic enzyme method such as protease, and the alkali treatment method is preferred. In deproteinization by alkali treatment, an aqueous solution of an alkali such as potassium hydroxide, sodium hydroxide, or lithium hydroxide is preferably used, and the concentration depends on the amount of the chitin-containing organism-derived material, the type of chitin-containing organism, the site, etc. Depending on the case, it is usually selected from about 2 to about 10% (w / v), preferably about 3 to about 7% (w / v), for example about 5% (w / v). The temperature of deproteinization by the alkali treatment can be appropriately selected according to the amount of the chitin-containing organism-derived material, the type of chitin-containing organism, the site, etc., but is usually about 80 ° C. or higher, preferably about 90 ° C. or higher, Preferably, it is carried out while refluxing an alkaline aqueous solution. The treatment time can also be appropriately selected depending on the amount of the chitin-containing organism-derived material, the type of chitin-containing organism, the site, etc., but it is usually several hours to about 3 days, preferably several hours to about 2 days. Good.

脱灰により、キチンナノファイバーを囲んでいる灰分、主に炭酸カルシウムが除去される。脱灰処理には、酸処理法、エチレンジアミン4酢酸処理法などがあるが、酸処理法が好適である。酸処理による脱灰において、塩酸の酸の水溶液が好ましく用いられ、その濃度は、キチン含有生物由来の材料の量、キチン含有生物の種類、部位などに応じて適宜選択されうるが、通常は約4〜約12%(w/v)、好ましくは約5〜約10%(w/v)である。酸処理による脱蛋白の温度は、キチン含有生物由来の材料の量、キチン含有生物の種類、部位などに応じて適宜選択されうるが、通常は約10〜約50℃、好ましくは約20〜約30℃、例えば室温であってもよい。酸処理による脱灰時間も、キチン含有生物由来の材料の量、キチン含有生物の種類、部位などに応じて適宜選択されうるが、通常は数時間〜数日間、好ましくは約1〜約3日、例えば2日間行ってもよい。   The deashing removes the ash that surrounds the chitin nanofibers, mainly calcium carbonate. The decalcification treatment includes an acid treatment method and an ethylenediamine tetraacetic acid treatment method, and an acid treatment method is preferred. In deashing by acid treatment, an aqueous solution of hydrochloric acid is preferably used, and the concentration thereof can be appropriately selected according to the amount of the chitin-containing organism-derived material, the type of chitin-containing organism, the site, etc. It is 4 to about 12% (w / v), preferably about 5 to about 10% (w / v). The temperature of deproteinization by acid treatment can be appropriately selected according to the amount of chitin-containing organism-derived material, the type of chitin-containing organism, the site, etc., but is usually about 10 to about 50 ° C., preferably about 20 to about It may be 30 ° C., for example room temperature. The decalcification time by the acid treatment can be appropriately selected according to the amount of the material derived from the chitin-containing organism, the kind of the chitin-containing organism, the site, etc., but usually several hours to several days, preferably about 1 to about 3 days. For example, you may carry out for 2 days.

次いで、上記工程で得られた外皮(ほとんどがキチンナノファイバーとなっている)を解繊処理し、目的のキチンナノファイバーを得る。キチンナノファイバーは乾燥すると水素結合して強固に凝集するため、本発明のキチンナノファイバーの製造方法の各工程を、材料を常に乾燥させずに行うことが好ましい。解繊処理には、石臼式摩砕器、高圧ホモジナイザー、凍結粉砕装置などの装置を用いることができ、好ましくは石臼式磨砕機などによりグラインダー処理を行う。石臼式磨砕機などのような、より強い負荷をかけることができる装置を用いれば、カニやエビなどの殻由来のアルファキチンでも速やかに解繊することができる。その後、得られたキチンナノファイバーを水などの水性媒体に分散させてもよい。   Next, the outer skin (mostly chitin nanofibers) obtained in the above process is defibrated to obtain the target chitin nanofiber. Since chitin nanofibers are hydrogen-bonded and strongly aggregated when dried, it is preferable to perform each step of the method for producing chitin nanofibers of the present invention without always drying the material. For the defibrating treatment, an apparatus such as a stone mill grinder, a high-pressure homogenizer, and a freeze grinding apparatus can be used, and the grinder treatment is preferably performed using a stone mill grinder. If a device capable of applying a stronger load, such as a stone mill, is used, it is possible to quickly disentangle even shell-derived alpha chitin such as crabs and shrimps. Thereafter, the obtained chitin nanofibers may be dispersed in an aqueous medium such as water.

上記のキチンナノファイバーの製造方法において、必要ならば、あるいは所望により、脱色工程を行ってもよい。脱色工程は、上記方法のいずれの段階において行ってもよいが、好ましくは、脱蛋白および脱灰処理が終わった後に行う。脱色はいずれの方法で行ってもよいが、塩素系漂白剤や酸素系漂白剤、還元系漂白剤の使用が好ましく、例えば、酢酸緩衝液などの緩衝液中約1〜約2%の次亜塩素酸ナトリウムを用いて、約70〜約90℃で数時間行ってもよい。   In the above method for producing chitin nanofibers, a decoloring step may be performed if necessary or desired. The decolorization step may be performed at any stage of the above method, but is preferably performed after the deproteinization and decalcification treatments are completed. Decolorization may be carried out by any method, but it is preferable to use a chlorine bleaching agent, an oxygen bleaching agent, or a reducing bleaching agent. For example, about 1 to about 2% of hypochlorous acid in a buffer solution such as an acetate buffer solution. It may be carried out with sodium chlorate at about 70 to about 90 ° C. for several hours.

さらに、脱蛋白工程、脱灰処理工程、脱色工程、解繊工程および以下に説明する酸性試薬での処理を効率よく行うために、粉砕工程を行ってもよい。粉砕工程は、上記方法のいずれの段階において行ってもよいが、好ましくは、解繊工程の直前に行う。粉砕工程はいずれの方法で行ってもよいが、ホモジナイザー処理やミキサー処理などの方法が好ましく、例えば、家庭用フードプロセッサーにより行ってもよい。   Furthermore, a pulverization step may be performed in order to efficiently perform the deproteinization step, the deashing step, the decolorization step, the defibration step, and the treatment with the acidic reagent described below. The pulverization step may be performed at any stage of the above method, but is preferably performed immediately before the defibration step. The pulverization step may be performed by any method, but a method such as a homogenizer treatment or a mixer treatment is preferable, and may be performed by, for example, a household food processor.

上記の脱蛋白工程、脱灰処理工程、脱色工程、粉砕工程などの工程は、繰り返し、複数回、あるいは交互に行ってもよい。また、それぞれの行程は順序を問わない。   The steps such as the deproteinization step, the deashing step, the decolorization step, and the pulverization step may be repeated, repeated a plurality of times, or alternately. Moreover, the order of each process is not ask | required.

さらに、必要ならば、あるいは所望により、脱灰処理されたキチン含有材料を酸性試薬にて処理することにより、キチンナノファイバーの水分散性を向上させてもよい。酸性試薬での処理方法は特に限定されず、材料に酸性試薬を浸透させる方法であればよい。酸性試薬での処理は、典型的には酸の水溶液に脱灰処理されたキチン含有材料を浸漬することにより行うことができる。この工程では、水分散性の向上のみならず、キチンナノファイバーの繊維の幅(または径)のばらつきを抑えることもできる。この工程に使用できる酸はいずれの酸であってもよく特に限定されないが、弱酸が好ましい。弱酸としては、酢酸、蟻酸、クロロ酢酸、フルオロ酢酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸、クエン酸、マロン酸、アスコルビン酸などが挙げられるがこれらに限らない。この工程に使用される好ましい弱酸は酢酸である。この工程において弱酸の水溶液のpHを通常は約2〜約5、好ましくは約2.5〜約4.5、例えば、約3〜約4に調節する。この工程の温度は、キチン含有生物由来の材料の量、キチン含有生物の種類、部位などに応じて適宜選択されうるが、通常は約10〜約50℃、好ましくは約20〜約30℃、例えば、室温であってもよい。この工程の処理時間も、キチン含有生物由来の材料の量、キチン含有生物の種類、部位などに応じて適宜選択されうるが、通常は1時間〜約1日、好ましくは約3〜約12時間、例えば、一晩であってもよい。この酸による処理工程は、解繊工程の前であればいずれの段階で行ってもよいが、脱蛋白および脱灰の後、キチンナノファイバーの精製がある程度進んだ段階で行うことが好ましく、例えば、解繊工程の直前に行ってもよい。   Furthermore, if necessary or desired, the water-dispersibility of chitin nanofibers may be improved by treating the decalcified chitin-containing material with an acidic reagent. The treatment method with an acidic reagent is not particularly limited as long as it is a method for allowing the acidic reagent to penetrate into the material. The treatment with an acidic reagent can be typically performed by immersing the decalcified chitin-containing material in an aqueous acid solution. In this step, not only the improvement in water dispersibility but also the variation in the width (or diameter) of the chitin nanofibers can be suppressed. The acid that can be used in this step may be any acid and is not particularly limited, but a weak acid is preferred. Examples of the weak acid include, but are not limited to, acetic acid, formic acid, chloroacetic acid, fluoroacetic acid, propionic acid, butyric acid, lactic acid, citric acid, malonic acid, and ascorbic acid. The preferred weak acid used in this step is acetic acid. In this step, the pH of the aqueous weak acid solution is usually adjusted to about 2 to about 5, preferably about 2.5 to about 4.5, such as about 3 to about 4. The temperature of this step can be appropriately selected according to the amount of the chitin-containing organism-derived material, the type of chitin-containing organism, the site, etc., but is usually about 10 to about 50 ° C., preferably about 20 to about 30 ° C., For example, it may be room temperature. The treatment time of this step can also be appropriately selected according to the amount of the chitin-containing organism-derived material, the type of chitin-containing organism, the site, etc., but is usually 1 hour to about 1 day, preferably about 3 to about 12 hours. For example, it may be overnight. This acid treatment step may be performed at any stage before the defibration step, but preferably after the deproteinization and decalcification, the purification of chitin nanofibers proceeds to some extent. It may be performed immediately before the defibrating step.

本発明は、もう1つの態様において、上記製造方法により得られるキチンナノファイバーを提供する。上述のように、本発明の製造方法によれば、生体内のキチンナノファイバーをありのままの状態で単離・抽出することが可能であり、本発明の製造方法により得られるキチンナノファイバーは、細くて均質であり、しかも極めて長く、繊維が伸びきり鎖微結晶で強度が高いものである。したがって、本発明の製造方法により得られるキチンナノファイバーは、物性、処理操作の簡便さ、蓄積量のいずれにおいても優れている。それゆえ、多くの用途に適用することができる。本発明により得られるキチンナノファイバーの幅(または径)は、通常は、約2nm〜約30nm、好ましくは約2nm〜約20nm、例えば、5nm〜20nmである。ここで、例えば、「キチンナノファイバーの幅(または径)は約2nm〜約20nm」とは、電子顕微鏡観察にて観察した場合に,幅(または径)が約2nm〜約20nm以下であるファイバーが全体の約50%以上、好ましくは約60%以上、さらに好ましくは約70%以上を占める状態をいう。さらに、後述するキトサンナノファイバーの幅(または径)についても同様である。   In another aspect, the present invention provides chitin nanofibers obtained by the above production method. As described above, according to the production method of the present invention, chitin nanofibers in a living body can be isolated and extracted as they are, and the chitin nanofibers obtained by the production method of the present invention are thin. It is homogeneous and very long, and the fibers are elongated and have chain fine crystals and high strength. Therefore, the chitin nanofibers obtained by the production method of the present invention are excellent in any of physical properties, ease of processing operation, and accumulated amount. Therefore, it can be applied to many uses. The width (or diameter) of the chitin nanofibers obtained by the present invention is usually about 2 nm to about 30 nm, preferably about 2 nm to about 20 nm, for example, 5 nm to 20 nm. Here, for example, “the width (or diameter) of the chitin nanofiber is about 2 nm to about 20 nm” is a fiber whose width (or diameter) is about 2 nm to about 20 nm or less when observed with an electron microscope. Occupies about 50% or more of the whole, preferably about 60% or more, more preferably about 70% or more. Further, the same applies to the width (or diameter) of chitosan nanofibers described later.

キチンナノファイバーは結晶性が高いので、他のナノファイバーには見られない優れた物性を有している。そして、上述のごとく、甲殻類、特にエビやカニの甲羅や殻は大量に廃棄されており、これらから有用なキチンナノファイバーを得ることは環境に優しい技術であるうえ、コスト的にも有利である。さらに、上述のごとく、本発明により得られるキチンナノファイバーは、優れた物性を備えている。そのため本発明は、本発明により得られるキチンナノファイバーのかかる優れた物性を樹脂や塗料に応用するものである。   Since chitin nanofibers have high crystallinity, they have excellent physical properties not found in other nanofibers. As mentioned above, crustaceans, especially shrimp and crab shells and shells, are discarded in large quantities. Obtaining useful chitin nanofibers from these is an environmentally friendly technology and also advantageous in terms of cost. is there. Furthermore, as described above, the chitin nanofibers obtained by the present invention have excellent physical properties. Therefore, this invention applies the outstanding physical property of the chitin nanofiber obtained by this invention to resin and a coating material.

したがって、本発明は、さらにもう1つの態様において、キチンナノファイバーおよび樹脂を含む複合材料ならびにその製造方法を提供する。本発明の複合材料およびその製造方法において用いられるキチンナノファイバーは特に限定されないが、上で説明した本発明の方法により得られるキチンナノファイバーが好ましい。本発明の方法により製造されるキチンナノファイバーは、繊維状態が伸びきり鎖結晶であるため強度的にも強く、フレキシビリティーがあり、キチンナノファイバーの幅(または径)が比較的狭く、通常は、約2nm〜約30nm、好ましくは約2nm〜約20nmである。そのため、本発明の方法により得られるキチンナノファイバーを用いた場合には、複合材料は一層補強されたものとなり、柔軟性も増加し、光の透過性(透明性)も向上したものとなる。これらの特徴は、複合材料がプラスチックの場合に特に有利である。なお、複合材料とは、一般的には2種類以上の基材を組み合わせて一体化した材料をいう。本発明における複合材料は、キチンナノファイバーを他の基材と組み合わせたものであればいずれの種類の複合材料であってもよく、例えば、キチンナノファイバーを含むプラスチックまたは樹脂、キチンナノファイバーと生体材料との組合せ、キチンナノファイバーの紙への配合、キチンナノファイバーと天然または合成繊維との組合せなどが例示される。   Accordingly, the present invention, in yet another aspect, provides a composite material including chitin nanofibers and a resin, and a method for producing the same. The chitin nanofibers used in the composite material of the present invention and the production method thereof are not particularly limited, but chitin nanofibers obtained by the method of the present invention described above are preferable. The chitin nanofiber produced by the method of the present invention is strong in strength because the fiber state is an extended chain crystal, has flexibility, and the width (or diameter) of the chitin nanofiber is relatively narrow. Is from about 2 nm to about 30 nm, preferably from about 2 nm to about 20 nm. Therefore, when the chitin nanofiber obtained by the method of the present invention is used, the composite material is further reinforced, the flexibility is increased, and the light transmission (transparency) is also improved. These features are particularly advantageous when the composite material is plastic. The composite material generally refers to a material in which two or more kinds of base materials are combined and integrated. The composite material in the present invention may be any kind of composite material in which chitin nanofibers are combined with other base materials, such as plastics or resins containing chitin nanofibers, chitin nanofibers and living bodies. Examples include combinations with materials, blending chitin nanofibers into paper, and combinations of chitin nanofibers with natural or synthetic fibers.

本発明のキチンナノファイバーを含有する複合材料は、キチンナノファイバーを他の材料と混合し、一体化させることにより製造することができる。他の材料は、複合材料の用途や必要な物性等に応じて、適宜選択することができ天然材料、人工材料のいずれであってもよい。キチンナノファイバーと他の材料との混合、一体化の方法も当該分野において公知の方法であってよく、適宜選択することができる。以下に、本発明の複合材料の一例としてプラスチックを製造する場合について説明する。本発明のキチンナノファイバー含有プラスチックは、キチンナノファイバーの存在下で樹脂モノマーを重合させることにより製造することができる。樹脂モノマーの種類、重合開始剤の種類は、当業者が適宜選択することができる。本発明のプラスチックの製造に使用できる樹脂モノマーとしては、モノアクリレート系モノマー、ジアクリレート系モノマー、トリアクリレート系モノマー、モノメタクリレート系モノマー、ジメタクリレート系モノマー、トリメタクリレート系モノマー、エポキシ樹脂系モノマー、フェノール樹脂系モノマー、メラミン樹脂系モノマー、ポリエステル系モノマー、ポリイミド系モノマー、等が挙げられるが、これらに限定されない。本発明の複合材料の製造に使用できる重合開始剤としては、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトンや2−ヒドロキシ−2−メチル-フェニルプロパン−1−オンやアゾビスイソブチロニトリル、過酸化ベンゾイル等が挙げられるが、これらに限定されない。キチンナノファイバー、樹脂モノマー、および重合開始剤の割合は、求めるプラチックの強度、柔軟性、透明性などの性質により、適宜選択することができる。本発明のキチンナノファイバー含有プラスチック製造の具体的手順を例示する。先ず、キチンナノファイバーの水性懸濁液を濾過、圧縮、乾燥などの公知の方法により脱水し、所望の形状(例えば、シート状、フィルム状など)に成形する。この工程で用いる濾過、圧縮、乾燥のための手段、方法も公知である。次に、所望の形状に成形されたキチンナノファイバーを、重合開始剤を含む樹脂モノマーに浸す。この工程で重合開始剤を含む樹脂モノマーがキチンナノファイバーに注入される。この注入工程において減圧にして樹脂モノマーの注入を促進してもよい。そして、樹脂モノマーが注入されたキチンナノファイバー中の重合開始剤を反応させてプラスチックを得ることができる。重合反応条件は、樹脂モノマー、重合開始剤の種類、所望のプラスチックの形状、サイズに応じて適宜選択することができる。また、上記説明では、本発明のプラスチックの形状としてシート状、フィルム状などを例示したが、公知の手段・方法を用いて、粉体状、ファイバー状、棒状、ブロック状、スポンジ状、ペレット状などの他の形状に成形することもできる。さらに、本発明のプラスチックの改質および機能付与のために添加剤(例えば、難燃剤、可塑剤、充填・補強材、軽量性付与材、核剤、硬化剤、耐衝撃性付与剤、カップリング剤、発泡剤、着色剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、導電性付与剤、抗菌・防カビ剤、防曇剤、滑剤、重金属不活性化剤など)や着色剤を適宜含ませてもよい。   The composite material containing the chitin nanofibers of the present invention can be produced by mixing chitin nanofibers with other materials and integrating them. The other material can be appropriately selected according to the use of the composite material and the necessary physical properties, and may be either a natural material or an artificial material. The method of mixing and integrating chitin nanofibers with other materials may also be a method known in the art and can be selected as appropriate. Below, the case where a plastic is manufactured as an example of the composite material of this invention is demonstrated. The plastic containing chitin nanofibers of the present invention can be produced by polymerizing a resin monomer in the presence of chitin nanofibers. The type of the resin monomer and the type of the polymerization initiator can be appropriately selected by those skilled in the art. Resin monomers that can be used in the production of the plastic of the present invention include monoacrylate monomers, diacrylate monomers, triacrylate monomers, monomethacrylate monomers, dimethacrylate monomers, trimethacrylate monomers, epoxy resin monomers, phenols Examples include, but are not limited to, resin monomers, melamine resin monomers, polyester monomers, polyimide monomers, and the like. Examples of the polymerization initiator that can be used for the production of the composite material of the present invention include 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl ketone, 2-hydroxy-2-methyl-phenylpropan-1-one, azobisisobutyronitrile, and benzoyl peroxide. However, it is not limited to these. The ratios of chitin nanofiber, resin monomer, and polymerization initiator can be appropriately selected depending on properties such as the strength, flexibility, and transparency of the plastic to be obtained. A specific procedure for producing the chitin nanofiber-containing plastic of the present invention is illustrated. First, an aqueous suspension of chitin nanofibers is dehydrated by a known method such as filtration, compression, and drying to form a desired shape (for example, a sheet shape, a film shape, etc.). Means and methods for filtration, compression and drying used in this step are also known. Next, the chitin nanofibers molded into a desired shape are immersed in a resin monomer containing a polymerization initiator. In this step, a resin monomer containing a polymerization initiator is injected into chitin nanofibers. In this injection step, the injection of the resin monomer may be promoted by reducing the pressure. Then, a plastic can be obtained by reacting the polymerization initiator in the chitin nanofibers into which the resin monomer has been injected. The polymerization reaction conditions can be appropriately selected according to the type of resin monomer, polymerization initiator, desired plastic shape and size. In the above description, the plastic shape of the present invention is exemplified by a sheet shape, a film shape, etc., but using a known means / method, a powder shape, a fiber shape, a rod shape, a block shape, a sponge shape, a pellet shape, etc. It can also be formed into other shapes. Furthermore, additives (for example, flame retardants, plasticizers, filling / reinforcing materials, light weight imparting materials, nucleating agents, curing agents, impact resistance imparting agents, couplings for modifying and imparting functions of the plastic of the present invention. Agents, foaming agents, colorants, antioxidants, light stabilizers, UV absorbers, antistatic agents, conductivity-imparting agents, antibacterial and antifungal agents, antifogging agents, lubricants, heavy metal deactivators, etc.) and coloring An agent may be included as appropriate.

上述のごとく、本発明のキチンナノファイバー含有複合材料は、キチンナノファイバーを含まないものよりも補強されたものとなっている。本発明により得られるキチンナノファイバー含有複合材料は、熱膨張性が低減されたものであってもよい。含有するキチンナノファイバーの量にもよるが、熱膨張率が、例えば50×10−5/℃以下、好ましくは約30×10−5/℃以下、より好ましくは約10×10−5/℃以下、さらに好ましくは約2×10−5/℃以下に低減されているものを得ることができる。なお、本発明により得られるキチンナノファイバー含有複合材料の熱膨張性は公知の手段、例えば熱機械測定装置(TMA)を用いて測定することができる。また、本発明により得られるキチンナノファイバー含有複合材料は、キチンナノファイバーの性質を反映して、強度のみならず柔軟性も増強される。As described above, the chitin nanofiber-containing composite material of the present invention is reinforced more than a material containing no chitin nanofibers. The chitin nanofiber-containing composite material obtained by the present invention may have reduced thermal expansibility. Depending on the amount of chitin nanofibers contained, the coefficient of thermal expansion is, for example, 50 × 10 −5 / ° C. or less, preferably about 30 × 10 −5 / ° C. or less, more preferably about 10 × 10 −5 / ° C. In the following, it is possible to obtain a product that is more preferably reduced to about 2 × 10 −5 / ° C. or less. In addition, the thermal expansibility of the chitin nanofiber containing composite material obtained by this invention can be measured using a well-known means, for example, a thermomechanical measurement apparatus (TMA). Moreover, the composite material containing chitin nanofibers obtained by the present invention reflects not only the strength but also the flexibility, reflecting the properties of chitin nanofibers.

本発明により得られるキチンナノファイバー含有複合材料は、キチンナノファイバー不含の場合と比べて光の透過性(透明性)の低下が少ない。特に、キチンと同じまたは同程度の屈折率を有する樹脂を用いて複合材料を製造することにより、光の透過性(透明性)の低下が少ないものが得られる。キチンと同じまたは同程度の屈折率を有する樹脂の例としては、トリシクロデカンメタノールジメタクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジメタクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジメアクリレートなどが挙げられるが、これらに限定されない。本発明により得られるキチンナノファイバー含有複合材料は、樹脂の種類、含有するキチンナノファイバーの量にもよるが、可視光における直線透過率が、例えば約70%以上、好ましくは約75%以上、より好ましくは約80%以上、さらに好ましくは85%以上のものを得ることができる。なお、本発明により得られるキチンナノファイバー含有複合材料の可視光における直線透過率は、例えば紫外可視分光光度計を用いて測定することができる。さらに、本発明により得られるキチンナノファイバー含有複合材料は、樹脂の種類、含有するキチンナノファイバーの量、複合材料の厚みにもよるが、同じ厚さのキチンナノファイバー不含のものと比べて、可視光の透過率の損失、例えば600nmにおける透過率の損失が、例えば約10%以下、好ましくは約5%以下、さらに好ましくは約2%以下のものを得ることができる。なお、本発明により得られるキチンナノファイバー含有複合材料の特定波長における光の透過率も、例えば紫外可視分光光度計を用いて測定することができる。   The chitin nanofiber-containing composite material obtained by the present invention is less deteriorated in light transmission (transparency) than the case of not containing chitin nanofibers. In particular, by producing a composite material using a resin having the same or similar refractive index as that of chitin, a material with little decrease in light transmittance (transparency) can be obtained. Examples of resins having the same or similar refractive index as chitin include, but are not limited to, tricyclodecane methanol dimethacrylate, ethoxylated bisphenol A dimethacrylate, ethoxylated bisphenol A dimethacrylate, and the like. The chitin nanofiber-containing composite material obtained by the present invention has a linear transmittance in visible light of, for example, about 70% or more, preferably about 75% or more, depending on the type of resin and the amount of chitin nanofibers contained. More preferably about 80% or more, still more preferably 85% or more can be obtained. In addition, the linear transmittance | permeability in visible light of the chitin nanofiber containing composite material obtained by this invention can be measured, for example using an ultraviolet visible spectrophotometer. Furthermore, the chitin nanofiber-containing composite material obtained by the present invention is different from the chitin nanofiber-free composite material of the same thickness, although it depends on the type of resin, the amount of chitin nanofibers contained, and the thickness of the composite material. The loss of visible light transmittance, for example, the loss of transmittance at 600 nm, is about 10% or less, preferably about 5% or less, and more preferably about 2% or less. In addition, the transmittance | permeability of the light in the specific wavelength of the chitin nanofiber containing composite material obtained by this invention can also be measured, for example using an ultraviolet visible spectrophotometer.

したがって、本発明の複合材料は、強度や透明度が要求される用途に好適であり、特に、従来から用いられているプラスチックに代えて使用することができる。その代表的な使用例としては、様々な日用品;携帯電話、パソコン、照明器具等の電子機器の外側部分やパーツ;自動車、船舶、飛行機等の乗り物のボディー;ラケット、ゴルフクラブ、釣り竿等のスポーツ用品などが挙げられるが、これらに限定されない。   Therefore, the composite material of the present invention is suitable for applications that require strength and transparency, and in particular, can be used in place of conventionally used plastics. Typical usage examples include various daily necessities; outer parts and parts of electronic devices such as mobile phones, personal computers and lighting equipment; bodies of vehicles such as automobiles, ships and airplanes; sports such as rackets, golf clubs and fishing rods. Examples include, but are not limited to, supplies.

本発明はまた、キチンナノファイバーおよび水溶性樹脂またはエマルジョンを含む塗料組成物ならびにその製造方法を提供する。キチンは各種溶剤に対して不溶であるが、キチンナノファイバーは溶媒への分散性が高いので、塗料組成物への利用が可能である。本発明の塗料組成物ならびにその製造方法に用いる好ましいキチンナノファイバーは、本発明の製造方法により製造されるキチンナノファイバーである。本発明の製造方法により製造されるキチンナノファイバーは均質であり、その幅(または径)が通常約2nm〜約30nm(好ましくは約2nm〜約20nm)であるためナノサイズ効果が大きく、溶媒に対する分散性が極めて高いので、塗料組成物への利用に好適である。   The present invention also provides a coating composition comprising chitin nanofibers and a water-soluble resin or emulsion, and a method for producing the same. Chitin is insoluble in various solvents, but chitin nanofibers are highly dispersible in the solvent and can be used in coating compositions. Preferred chitin nanofibers used in the coating composition of the present invention and the production method thereof are chitin nanofibers produced by the production method of the present invention. The chitin nanofibers produced by the production method of the present invention are homogeneous, and the width (or diameter) is usually about 2 nm to about 30 nm (preferably about 2 nm to about 20 nm), so that the nanosize effect is large and Since the dispersibility is extremely high, it is suitable for use in a coating composition.

キチンナノファイバーは、カチオン荷電性を有し、金属吸着性、顔料吸着性、抗菌性、耐溶剤性、造膜性に優れ、また反応性にも富んでいる。したがって、本発明の製造方法により得られるキチンナノファイバーおよび水溶性樹脂またはエマルジョンを含む塗料組成物は、従来にはなかった新たな機能性を有するものと考えられる。さらに、本発明の製造方法により得られるキチンナノファイバーおよび水溶性樹脂またはエマルジョンを含む塗料組成物は、均一な塗膜を形成し、種々の被塗物に対し優れた付着性を有する。   Chitin nanofibers have cationic charge properties, are excellent in metal adsorptivity, pigment adsorptivity, antibacterial properties, solvent resistance, film-forming properties, and are highly reactive. Therefore, the coating composition containing chitin nanofibers obtained by the production method of the present invention and a water-soluble resin or emulsion is considered to have a new functionality that has not existed before. Furthermore, the coating composition containing chitin nanofibers obtained by the production method of the present invention and a water-soluble resin or emulsion forms a uniform coating film and has excellent adhesion to various objects to be coated.

さらに、キトサンのようなカチオン性高分子と相溶性を有する水溶性樹脂あるいはエマルジョンは極めてまれであり、塗料組成としては非常に不利であった。一方、キチンナノファイバーはほぼ中性の高分子であるため、幅広い樹脂との混合が可能である。既に商品化されているキトサン含有塗料は酸性塗料(キトサンは酸性溶液にしか溶けない)であるため、金属表面への塗装は一般的に不向きである。また、建材や家具などの木部への塗装についても、釘など金属を複合している場合は使用が避けられていた。一方、キチンナノファイバーを用いることによって、中性条件での塗料化が可能となり、金属に対する塗装が容易となった。したがって、本発明の塗料組成物は金属用とすることも可能である。   Furthermore, a water-soluble resin or emulsion having compatibility with a cationic polymer such as chitosan is extremely rare and very disadvantageous as a coating composition. On the other hand, chitin nanofibers are almost neutral polymers and can be mixed with a wide range of resins. Already commercialized chitosan-containing paints are acidic paints (chitosan can only be dissolved in an acidic solution), so that coating on metal surfaces is generally unsuitable. Also, the painting of wood parts such as building materials and furniture has been avoided when metal such as nails are combined. On the other hand, by using chitin nanofibers, it was possible to make a paint under neutral conditions, and it became easy to paint on metal. Therefore, the coating composition of the present invention can be used for metal.

既に商品化されているキトサン塗料は吸湿性が極めて高く、高湿度雰囲気下では塗膜表面に水滴が生じてしまう(ブラッシング現象)ため、夏場など湿度の高い時期では空調を設備した塗装ブース内で塗装を行う必要があった。一方、キチンナノファイバーキトサンよりも極性が低く、高結晶性であるため、吸湿性がキトサンほど高くないので、本発明の塗料組成物はそのような空調設備を必要としない。   Already commercialized chitosan paint has extremely high hygroscopicity, and water droplets are formed on the surface of the paint film in a high humidity atmosphere (brushing phenomenon). It was necessary to paint. On the other hand, since it has a lower polarity than chitin nanofiber chitosan and is highly crystalline, the hygroscopicity is not as high as that of chitosan, so the coating composition of the present invention does not require such air conditioning equipment.

本発明のキチンナノファイバーおよび水溶性樹脂またはエマルジョンを含む塗料組成物の一般的な製造方法の例としては、本発明の製造方法により得られるキチンナノファイバーの水懸濁液と、水溶性樹脂またはエマルジョンをブレンドする工程を含む方法が挙げられる。ブレンドは、公知の方法、例えば、混合、混和、撹拌、超音波処理、分散、超臨界などの処理によって行うことができる。ブレンド対象の水溶性樹脂およびエマルジョンは、キチンナノファイバー水懸濁液と混合可能あるいは相溶性を有する水溶性合成樹脂、天然水溶性樹脂、合成樹脂エマルジョン、天然樹脂エマルジョンであればいずれのものであってもよい。本発明の塗料組成物の製造に使用できる水溶性合成樹脂の例としては、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、ポリアミンサルホン、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、アクリル酸/マレイン酸共重合体塩、アクリル酸/スルホン酸系モノマー共重合体塩などが挙げられるが、これらに限定されない。本発明の塗料組成物の製造に使用できる天然水溶性樹脂としては、キトサン、カルボキシメチルキトサン、ヒドロキシメチルキトサン、ヒドロキシエチルキトサン、ヒドロキシプロピルキトサン等のキトサン誘導体、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース等のセルロース誘導体、デキストラン、プルラン、アルギン酸ナトリウムおよびアルギン酸カリウム、アルギン酸カルシウム、アルギン酸アンモニウム等のアルギン酸塩、コンドロイチン硫酸、タンニン酸、カラギーナン、ペクチン、アラビアゴム、グァーガム、ローカストビーンガム、タマリンドガム、キサンタンガム、カードラン、コラーゲン、フコイダン、ポリグルタミン酸、ポリリジンなどが挙げられるが、これらに限定されない。本発明の塗料組成物の製造に使用できる合成樹脂エマルジョンとしては、酢酸ビニルホモポリマー系、酢酸ビニル・アクリルコポリマー系、エチレン・酢酸ビニルコポリマー系、アクリル系、アクリル・スチレン系等のエマルジョンさらにはこれらのウレタン、シリコーン、フッ素モノマーまたはプレポリマー共重合体などが挙げられるが、これらに限定されない。本発明の塗料組成物の製造に使用できる天然樹脂エマルジョンとしては、ガムロジン系、ウッドロジン系、トール油ロジン系、テルペン樹脂系、セラック樹脂系、カゼイン系、コーパルゴム系、カルナバワックス系、タラカントガム系などが挙げられるが、これらに限定されない。水溶性樹脂またはエマルジョンの種類、キチンナノファイバーと水溶性樹脂またはエマルジョンとのブレンド割合、ブレンド温度、時間などの条件は、当業者が適宜選択できるものである。   Examples of a general method for producing a coating composition containing the chitin nanofibers of the present invention and a water-soluble resin or emulsion include an aqueous suspension of chitin nanofibers obtained by the production method of the present invention, a water-soluble resin or A method including a step of blending the emulsion may be mentioned. The blending can be performed by a known method such as mixing, mixing, stirring, sonication, dispersion, supercritical processing, or the like. The water-soluble resin and emulsion to be blended are any water-soluble synthetic resin, natural water-soluble resin, synthetic resin emulsion, or natural resin emulsion that can be mixed with or compatible with the chitin nanofiber aqueous suspension. May be. Examples of water-soluble synthetic resins that can be used in the production of the coating composition of the present invention include polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyethylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, polyethyleneimine, polyallylamine, and polyaminesulfone. , Polyacrylic acid, sodium polyacrylate, acrylic acid / maleic acid copolymer salt, acrylic acid / sulfonic acid monomer copolymer salt, and the like, but are not limited thereto. Examples of natural water-soluble resins that can be used in the production of the coating composition of the present invention include chitosan, carboxymethyl chitosan, hydroxymethyl chitosan, hydroxyethyl chitosan, hydroxypropyl chitosan, and other chitosan derivatives, carboxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, Cellulose derivatives such as methylcellulose, dextran, pullulan, sodium alginate and potassium alginate, alginate such as calcium alginate, ammonium alginate, chondroitin sulfate, tannic acid, carrageenan, pectin, gum arabic, guar gum, locust bean gum, tamarind gum, xanthan gum, Examples include curdlan, collagen, fucoidan, polyglutamic acid, polylysine, etc. It is, but is not limited thereto. Synthetic resin emulsions that can be used in the production of the coating composition of the present invention include vinyl acetate homopolymer, vinyl acetate / acrylic copolymer, ethylene / vinyl acetate copolymer, acrylic, acrylic / styrene emulsions, and the like. The urethane, silicone, fluorine monomer, prepolymer copolymer, and the like are not limited thereto. Examples of the natural resin emulsion that can be used in the production of the coating composition of the present invention include gum rosin, wood rosin, tall oil rosin, terpene resin, shellac resin, casein, copal rubber, carnauba wax, and taracant gum. For example, but not limited to. Conditions of the water-soluble resin or emulsion, blending ratio of chitin nanofibers and water-soluble resin or emulsion, blending temperature, time, etc. can be appropriately selected by those skilled in the art.

さらに、上記製造方法において、キチンと同じかまたは同程度の屈折率を有するブレンド用樹脂またはエマルジョンを選択することにより、塗膜形成後に透明で導光性に優れた透明性の高い皮膜を得ることができる。キチンと同じかまたは同程度の屈折率を有するブレンド用樹脂の例としては、ポリスチレン、アクリル・スチレン共重合体さらにはこれらのウレタン、シリコーン、フッ素モノマーまたはプレポリマー共重合体などが挙げられるが、これらに限定されない。また、キチンと同じかまたは同程度の屈折率を有するエマルジョンの例としては、スチレン系、アクリル・スチレン系等のエマルジョンさらにはこれらのウレタン、シリコーン、フッ素モノマーまたはプレポリマー共重合体などが挙げられるが、これらに限定されない。さらに、キチンと同じかまたは同程度の屈折率を有するブレンド用有機系樹脂ビーズまたは無機系粉体を選択することにより、塗膜形成後に透明で強度と導光・散乱性に優れた透明性の高い皮膜を得ることができる。キチンと同じかまたは同程度の屈折率を有するブレンド用樹脂ビーズの例としては、アクリル樹脂、スチレン樹脂、アクリル・スチレン共重合体さらにはこれらのウレタン、シリコーン、フッ素モノマーまたはプレポリマー共重合体などが挙げられるが、これらに限定されない。また、キチンと同じかまたは同程度の屈折率を有する無機系粉体としてはガラス粉砕物、石英、雲母等が挙げられるが、これらに限定されない。   Furthermore, in the above production method, by selecting a blending resin or emulsion having the same or similar refractive index as that of chitin, a highly transparent film that is transparent and excellent in light guiding properties after the coating film is formed is obtained. Can do. Examples of blending resins having the same or similar refractive index as chitin include polystyrene, acrylic / styrene copolymers, and also urethanes, silicones, fluorine monomers or prepolymer copolymers. It is not limited to these. Examples of emulsions having the same or similar refractive index as chitin include styrene-based, acrylic / styrene-based emulsions, and urethanes, silicones, fluorine monomers or prepolymer copolymers. However, it is not limited to these. In addition, by selecting organic resin beads for blending or inorganic powder having the same or similar refractive index as chitin, it is transparent after coating film formation and has excellent strength, light guide and scattering properties. A high film can be obtained. Examples of resin beads for blending that have the same or similar refractive index as chitin include acrylic resins, styrene resins, acrylic / styrene copolymers, and urethanes, silicones, fluorine monomers or prepolymer copolymers, etc. However, it is not limited to these. Examples of the inorganic powder having the same or similar refractive index as chitin include, but are not limited to, crushed glass, quartz, and mica.

本発明の樹脂組成物を着色する目的で顔料を添加してもよい。添加する顔料の例としては、天然無機顔料や合成無機顔料、セラミック顔料に代表される無機顔料、例えば、亜鉛華、鉛白、リトポン、二酸化チタン、沈降性硫酸バリウムおよびバライト粉、鉛丹、酸化鉄赤、黄鉛・クロム黄[1]、亜鉛黄(亜鉛黄1種、亜鉛黄2種)、ウルトラマリン青、プロシア青(フェロシアン化鉄カリ)、カーボンブラック、カーボンブラックジルコングレー、プラセオジムイエロー、クロムチタンイエロー、クロムグリーン、ピーコック、ビクトリアグリーン、紺青、バナジウムジルコニウム青、クロム錫ピンク、陶試紅、サーモンピンク等が挙げられるが、これらに限定されない。あるいは、アゾ系顔料や多環式系顔料に代表される有機顔料、例えば、アントラキノン、キナクリドン、ジケト−ピロロ−ピロール、ペリレン、インジゴイド、ペリノン、ペリレン、ピラゾロン、ピランスロン、イミダゾロン、ジケト−ピロロ−ピロール、キノフタロン、イソインドリノン、ピラゾロン、イミダゾロン、フラバトロン、フタロシアニン、ペリレン、ニトロソ、カルボニウム、フタロシアニン、アントラキノン、インジゴイド、カルボニウム、キナクリドン、ジオキサジン、アントラキノン、ペリレン、イミダゾロン、インジゴイド、キサンテン、カルボニウム、ビオランスロンなどを添加してもよいが、これらに限定されない。   A pigment may be added for the purpose of coloring the resin composition of the present invention. Examples of pigments to be added include inorganic inorganic pigments, synthetic inorganic pigments, inorganic pigments represented by ceramic pigments, such as zinc white, lead white, lithopone, titanium dioxide, precipitated barium sulfate and barite powder, red lead, oxidation Iron red, yellow lead / chrome yellow [1], zinc yellow (1 type of zinc yellow, 2 types of zinc yellow), ultramarine blue, prussian blue (potassium ferrocyanide), carbon black, carbon black zircon gray, praseodymium yellow , Chrome titanium yellow, chrome green, peacock, Victoria green, bitumen, vanadium zirconium blue, chrome tin pink, pottery red, salmon pink, and the like, but are not limited thereto. Alternatively, organic pigments represented by azo pigments and polycyclic pigments such as anthraquinone, quinacridone, diketo-pyrrolo-pyrrole, perylene, indigoid, perinone, perylene, pyrazolone, pyranthrone, imidazolone, diketo-pyrrolo-pyrrole, Add quinophthalone, isoindolinone, pyrazolone, imidazolone, flavatron, phthalocyanine, perylene, nitroso, carbonium, phthalocyanine, anthraquinone, indigoid, carbonium, quinacridone, dioxazine, anthraquinone, perylene, imidazolone, indigoid, xanthene, carbonium, violanthrone, etc. However, it is not limited to these.

増量的な意味で、本発明の塗料組成物に炭酸カルシウム、タルク、パーライトなどのいわゆる体質顔料を添加してもよい。さらに本発明の塗料組成物に、分散剤、増粘剤、消泡剤、レベリング剤、沈降防止剤などの添加剤を適宜加えてもよい。   In an increasing sense, so-called extender pigments such as calcium carbonate, talc and perlite may be added to the coating composition of the present invention. Furthermore, additives such as a dispersant, a thickener, an antifoaming agent, a leveling agent, and an anti-settling agent may be appropriately added to the coating composition of the present invention.

本発明はもう1つの態様において、キチン含有生物由来の材料を、少なくとも1回の脱蛋白工程および少なくとも1回の脱灰工程および少なくとも1回の脱アセチル化工程に付し、次いで、解繊工程に付すことを特徴とする、キトサンナノファイバーの製造方法を提供する。脱蛋白工程、脱灰工程、解繊工程については、キチンナノファイバーの製造に関して上で説明したのと同様である。なお、本発明において、脱蛋白工程と脱アセチル化工程を同時に行うことも可能である。さらに、既に脱蛋白工程および脱灰工程を行った市販のキチン粉末を脱アセチル化工程に付すことによって、キトサンナノファイバーを製造することも可能である。脱アセチル化方法はいくつかの方法が公知であるが、アルカリ処理法が好適である。アルカリ処理による脱アセチル化において、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウムなどのアルカリの水溶液が好ましく用いられ、その濃度は、通常は約20〜約50%(w/v)、好ましくは約30〜約40%(w/v)、例えば約40%(w/v)である。アルカリ処理による脱アセチル化の温度は、キチン含有生物由来の材料の量、キチン含有生物の種類、部位などに応じて適宜選択されうるが、通常は約80℃以上、好ましくは約90℃以上、さらに好ましくはアルカリ水溶液を還流しながら行う。処理時間も、キチン含有生物由来の材料の量、キチン含有生物の種類、部位などに応じて適宜選択されうるが、通常は30分〜約3日間、好ましくは30分〜一晩行ってもよい。なお、キトサンナノファイバーは乾燥すると水素結合して強固に凝集するため、本発明のキトサンナノファイバーの製造方法の各工程を、材料を常に乾燥させずに行うことが非常に好ましい。   In another aspect of the present invention, the chitin-containing material is subjected to at least one deproteinization step, at least one decalcification step, and at least one deacetylation step, and then a defibration step. A method for producing chitosan nanofibers is provided. The deproteinization step, the deashing step, and the defibration step are the same as described above with respect to the production of chitin nanofibers. In the present invention, the deproteinization step and the deacetylation step can be performed simultaneously. Furthermore, it is also possible to produce chitosan nanofibers by subjecting a commercially available chitin powder that has already undergone a deproteinization step and a deashing step to a deacetylation step. Although several methods are known as the deacetylation method, an alkali treatment method is preferable. In the deacetylation by alkali treatment, an aqueous solution of an alkali such as potassium hydroxide, sodium hydroxide or lithium hydroxide is preferably used, and its concentration is usually about 20 to about 50% (w / v), preferably about 30 to about 40% (w / v), for example about 40% (w / v). The temperature of deacetylation by alkali treatment can be appropriately selected according to the amount of the chitin-containing organism-derived material, the type of chitin-containing organism, the site, etc., but is usually about 80 ° C. or higher, preferably about 90 ° C. or higher, More preferably, it is carried out while refluxing an alkaline aqueous solution. The treatment time can also be appropriately selected according to the amount of the chitin-containing organism-derived material, the type of chitin-containing organism, the site, etc., but it is usually 30 minutes to about 3 days, preferably 30 minutes to overnight. . In addition, since chitosan nanofibers are hydrogen-bonded and strongly agglomerate when dried, it is very preferable to perform each step of the method for producing chitosan nanofibers of the present invention without always drying the material.

本発明は、さらなる態様において、キトサンナノファイバーおよび樹脂を含むプラスチックなどの複合材料、ならびにキトサンナノファイバーおよび水溶性樹脂またはエマルジョンを含むペンキなどの塗料組成物を提供する。かかる複合材料や塗料組成物に使用するキトサンナノファイバーはいずれのものであってもよく、特に限定されない。しかしながら、本発明の方法により製造されるキトサンナノファイバーは、繊維状態が伸びきり鎖結晶であるため強度的にも強く、フレキシビリティーがあり、その幅(または径)が比較的狭くて揃っているため、本発明の複合材料や塗料組成物に好ましく用いることができる。本発明の上記製造方法により製造されるキトサンナノファイバーの幅(または径)は、通常は約2nm〜約40nmである。本発明の上記製造方法により得られるキトサンナノファイバーを含む複合材料は、キトサンナノファイバーを含まないものと比べて強度が増したものとなり、透明度の高いものを得ることができる。本発明のキトサンナノファイバーを含む複合材料の例としては、プラスチックなどが挙げられる。本発明のキトサンナノファイバーを含む複合材料の用途は、キチンナノファイバーを含む複合材料に関して上で説明したのと同様である。また、本発明の上記製造方法により得られるキトサンナノファイバーを含む塗料組成物は、均一な塗膜を形成し、種々の被塗物に対し優れた付着性を有する。   In a further aspect, the present invention provides a composite material such as a plastic comprising chitosan nanofibers and a resin, and a coating composition such as a paint comprising chitosan nanofibers and a water soluble resin or emulsion. Chitosan nanofibers used for such composite materials and coating compositions may be any and are not particularly limited. However, the chitosan nanofibers produced by the method of the present invention are strong in strength because the fiber state is an extended chain crystal, have flexibility, and have a relatively narrow width (or diameter). Therefore, it can be preferably used for the composite material and the coating composition of the present invention. The width (or diameter) of chitosan nanofibers produced by the production method of the present invention is usually about 2 nm to about 40 nm. The composite material containing chitosan nanofibers obtained by the above-described production method of the present invention has increased strength as compared with those not containing chitosan nanofibers, and a highly transparent material can be obtained. Examples of the composite material containing the chitosan nanofiber of the present invention include plastic. The use of the composite material comprising chitosan nanofibers of the present invention is similar to that described above for the composite material comprising chitin nanofibers. Moreover, the coating composition containing the chitosan nanofiber obtained by the said manufacturing method of this invention forms a uniform coating film, and has the outstanding adhesiveness with respect to various to-be-coated objects.

本発明は、さらなる態様において、キトサンナノファイバーおよび樹脂を含む複合材料の製造方法、ならびにキトサンナノファイバーおよび水溶性樹脂またはエマルジョンを含む塗料組成物の製造方法を提供する。これらの製造方法は、キチンナノファイバーのかわりにキトサンナノファイバーを用いること以外は、上述のキチンナノファイバーおよび樹脂を含む複合材料の製造方法、ならびにキチンナノファイバーおよび水溶性樹脂またはエマルジョンを含む塗料組成物の製造方法と同様である。   In a further aspect, the present invention provides a method for producing a composite material comprising chitosan nanofibers and a resin, and a method for producing a coating composition comprising chitosan nanofibers and a water-soluble resin or emulsion. These manufacturing methods include the above-described method for manufacturing a composite material including chitin nanofibers and a resin, and a paint composition including chitin nanofibers and a water-soluble resin or emulsion, except that chitosan nanofibers are used instead of chitin nanofibers. It is the same as the manufacturing method of a thing.

以下に、実施例を示して本発明をさらに詳細かつ具体的に説明するが、実施例は本発明を限定するものと解してはならない。なお、特に断らないかぎり、実施例における%は重量/体積%である。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail and specifically with reference to examples, but the examples should not be construed as limiting the present invention. Unless otherwise specified,% in the examples is weight / volume%.

カニ殻からのキチンナノファイバーの製造(1)
乾燥カニ殻(カナダ産、川井肥料より購入、100g)を5% KOH水溶液に加え、6時間還流し、カニ殻中のタンパク質を除去した。処理したカニ殻を濾過した後、中性になるまで水でよく洗浄した。カニ殻を7% HCl水溶液で室温下、2日間撹拌し、カニ殻中の灰分を除いた。再びカニ殻を濾過して中性になるまで水でよく洗浄した。1.7%のNaClOの0.3M酢酸ソーダ緩衝溶液に処理カニ殻を加え、80℃、6時間撹拌し、カニ殻に含まれる色素分を除去した。再びカニ殻を濾過して中性になるまで水でよく洗浄した。カニ殻を水に分散させ、分散液を家庭用ミキサーで砕いた後、酢酸を添加してpHを3〜4に調製し、一晩撹拌した。酢酸処理されたカニ殻を石臼式摩砕機(スーパーマスコロイダー(MKCA 6−2))に供し、キチンナノファイバーに解繊させた。キチンナノファイバーの収率は12%であった。また、元素分析により得られたキチンナノファイバーのN−アセチル基の置換度は95%であった。
Production of chitin nanofibers from crab shell (1)
Dried crab shell (from Canada, purchased from Kawai Fertilizer, 100 g) was added to 5% KOH aqueous solution and refluxed for 6 hours to remove protein in the crab shell. The treated crab shell was filtered and washed well with water until neutral. The crab shell was stirred with 7% aqueous HCl at room temperature for 2 days to remove ash in the crab shell. The crab shell was filtered again and washed well with water until neutral. The treated crab shell was added to a 0.3 M sodium acetate buffer solution of 1.7% NaClO 2 and stirred at 80 ° C. for 6 hours to remove the pigment contained in the crab shell. The crab shell was filtered again and washed well with water until neutral. Crab shells were dispersed in water and the dispersion was crushed with a home mixer, and then acetic acid was added to adjust the pH to 3-4, followed by stirring overnight. The acetic acid-treated crab shell was subjected to a stone mill type grinder (Supermass colloider (MKCA 6-2)) to defibrate chitin nanofibers. The yield of chitin nanofibers was 12%. Moreover, the substitution degree of the N-acetyl group of the chitin nanofiber obtained by elemental analysis was 95%.

得られたキチンナノファイバーを走査電子顕微鏡(FE−SEM)(JSM−6700F、JEOL)にて観察した。繊維の大部分は幅約20nm以下で、幅10nm程度の非常に細くて長い均質なナノファイバーが多く認められた(図1)。赤外分光光度計(FT−IR)を用いて得られたナノファイバーの評価を行ったところ、タンパク質や炭酸カルシウム分の無い精製されたキチンであることが確かめられた(図2)。X線散乱測定装置(XRD6000、Shimadzu)を用いて得られたキチンナノファイバーの評価を行ったところ、α型の結晶性ナノファイバーであることが確かめられた(図3)。   The obtained chitin nanofibers were observed with a scanning electron microscope (FE-SEM) (JSM-6700F, JEOL). Most of the fibers had a width of about 20 nm or less, and many very thin and long homogeneous nanofibers having a width of about 10 nm were observed (FIG. 1). When nanofibers obtained using an infrared spectrophotometer (FT-IR) were evaluated, it was confirmed that they were purified chitin free from proteins and calcium carbonate (FIG. 2). Evaluation of chitin nanofibers obtained using an X-ray scattering measurement apparatus (XRD6000, Shimadzu) confirmed that it was α-type crystalline nanofibers (FIG. 3).

カニ殻からのキチンナノファイバーの製造(2)
乾燥カニ殻(カナダ産、川井肥料より購入、100g)を5% KOH水溶液に加え、6時間還流し、カニ殻中のタンパク質を除去した。処理したカニ殻を濾過した後、中性になるまで水でよく洗浄した。カニ殻を7% HCl水溶液で室温下、2日間撹拌し、カニ殻中の灰分を除いた。再びカニ殻を濾過して中性になるまで水でよく洗浄した。カニ殻を5% KOH水溶液に加え、2日間還流し、カニ殻中のタンパク質を除去した。1.7%のNaClOの0.3M酢酸ソーダ緩衝溶液に処理カニ殻を加え、80℃、6時間撹拌し、カニ殻に含まれる色素分を除去した。再びカニ殻を濾過して中性になるまで水でよく洗浄した。カニ殻を水に分散させ、分散液を家庭用ミキサーで砕いた後、酢酸を添加してpHを3〜4に調製し、一晩撹拌した。酢酸処理されたカニ殻を石臼式摩砕機(スーパーマスコロイダー(MKCA 6−2))に供し、キチンナノファイバーに解繊させた。得られたキチンナノファイバーを1%キチンナノファイバー水分散液とした。キチンナノファイバーの収率は12.1%であった。
Production of chitin nanofibers from crab shell (2)
Dried crab shell (from Canada, purchased from Kawai Fertilizer, 100 g) was added to 5% KOH aqueous solution and refluxed for 6 hours to remove protein in the crab shell. The treated crab shell was filtered and washed well with water until neutral. The crab shell was stirred with 7% aqueous HCl at room temperature for 2 days to remove ash in the crab shell. The crab shell was filtered again and washed well with water until neutral. The crab shell was added to 5% KOH aqueous solution and refluxed for 2 days to remove the protein in the crab shell. The treated crab shell was added to a 0.3 M sodium acetate buffer solution of 1.7% NaClO 2 and stirred at 80 ° C. for 6 hours to remove the pigment contained in the crab shell. The crab shell was filtered again and washed well with water until neutral. Crab shells were dispersed in water and the dispersion was crushed with a home mixer, and then acetic acid was added to adjust the pH to 3-4, followed by stirring overnight. The acetic acid-treated crab shell was subjected to a stone mill type grinder (Supermass colloider (MKCA 6-2)) to defibrate chitin nanofibers. The obtained chitin nanofiber was used as a 1% chitin nanofiber aqueous dispersion. The yield of chitin nanofibers was 12.1%.

エビ殻からのキチンナノファイバーの製造
新鮮なブラックタイガーの殻(10g)を5% KOH水溶液に加え、6時間還流し、エビ殻中のタンパク質を除去した。処理したエビ殻を濾過した後、中性になるまで水でよく洗浄した。エビ殻を7% HCl水溶液で室温下、2日間撹拌し、エビ殻中の灰分を除いた。再びエビ殻を濾過して中性になるまで水でよく洗浄した。1.7%のNaClOの0.3M酢酸ソーダ緩衝溶液に処理カニ殻を加え、80℃、6時間撹拌し、エビ殻に含まれる色素分を除去した。再びエビ殻を濾過して中性になるまで水でよく洗浄した。エビ殻を水に分散させ、分散液を家庭用ミキサーで砕いた後、エビ殻を石臼式摩砕機(スーパーマスコロイダー(MKCA 6−2))に供し、キチンナノファイバーに解繊させた。キチンナノファイバーの収率は16.7%であった。得られたキチンナノファイバーを走査電子顕微鏡(FE−SEM)(JSM−6700F、JEOL)にて観察した。繊維の大部分は幅約20nm以下で、幅10nm程度の非常に細くて長い均質なナノファイバーが多く認められた(図4)。
Production of chitin nanofibers from shrimp shell Fresh black tiger shell (10 g) was added to 5% KOH aqueous solution and refluxed for 6 hours to remove protein in shrimp shell. The treated shrimp shell was filtered and washed well with water until neutral. The shrimp shell was stirred with 7% aqueous HCl at room temperature for 2 days to remove ash in the shrimp shell. The shrimp shell was filtered again and washed well with water until neutrality. The treated crab shell was added to a 0.3M sodium acetate buffer solution of 1.7% NaClO 2 and stirred at 80 ° C. for 6 hours to remove the pigment contained in the shrimp shell. The shrimp shell was filtered again and washed well with water until neutrality. The shrimp shell was dispersed in water and the dispersion was crushed with a home mixer, and then the shrimp shell was subjected to a stone mill (supermass colloider (MKCA 6-2)) to defibrate chitin nanofibers. The yield of chitin nanofibers was 16.7%. The obtained chitin nanofibers were observed with a scanning electron microscope (FE-SEM) (JSM-6700F, JEOL). Most of the fibers were about 20 nm or less in width, and many very thin and long homogeneous nanofibers having a width of about 10 nm were observed (FIG. 4).

キチンナノファイバー含有複合材料の製造
0.7%のキチンナノファイバー(実施例1で得られた)の水懸濁液を濾過し、得られたシート状成形物を目の細かい金網シートに挟んでおもりを乗せ,80℃で一晩乾燥させた。乾燥したキチンナノファイバーシートを2x3cmにカットして、重合開始剤(2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン)を5%加えたジメタクリレート樹脂モノマー(NK エステルDCP(新中村化学工業製))(屈折率n:1.556)に浸し、5mmHg以下で一晩、減圧注入した。樹脂モノマーを注入したキチンナノファイバーシートを取り出し、スライドガラスにはさみ、UV照射装置(スポットキュア、ウシオ電気製)を用いて樹脂を硬化させた。照射エネルギーは20J/cmとした。得られたキチンナノファイバー含有フィルムをスライドガラスから丁寧に剥がした。
Manufacture of a composite material containing chitin nanofibers A 0.7% chitin nanofiber (obtained in Example 1) aqueous suspension was filtered, and the obtained sheet-like molded product was sandwiched between fine metal mesh sheets. A weight was placed and dried at 80 ° C. overnight. Dimethacrylate resin monomer (NK ester DCP (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.)) in which the dried chitin nanofiber sheet was cut to 2 × 3 cm and 5% of a polymerization initiator (2-hydroxy-2-methylpropiophenone) was added ( The film was immersed in a refractive index n of 1.556) and injected under reduced pressure overnight at 5 mmHg or less. The chitin nanofiber sheet into which the resin monomer was injected was taken out, sandwiched between slide glasses, and the resin was cured using a UV irradiation apparatus (Spot Cure, manufactured by Ushio Electric). The irradiation energy was 20 J / cm 2 . The obtained chitin nanofiber-containing film was carefully peeled from the slide glass.

上記の方法によって、作成したキチンナノファイバー含有フィルムは厚さ69μm、繊維含有率約63%であった。紫外可視分光光度計(UV−4100、Hitachi High−Tech.Corp.)を用いて、上で得られたキチンナノファイバー含有フィルムの透明性の評価を行ったところ、可視光における直線透過率は88%と、非常に透明性の高い材料であることが確かめられた。例えば、キチンナノファイバーを含まない透明複合材料と比較して、キチンナノファイバーによる透過率の損失は波長600nmにおいて、わずか1.8%であった(図5)。熱機械測定装置(TMA)(TM/SS6100、SII Nanotechnology Inc.)を用いてキチンナノファイバー含有フィルムの熱膨張性を評価した。測定温度範囲:20〜165℃、昇温速度5℃/分とした。その結果、キチンナノファイバーを含まないフィルムの熱膨張率は10.9×10−5/℃であったが、キチンナノファイバー含有フィルムの熱膨張率は1.6×10−5/℃であり、熱膨張を85%も低減することができた(図6)。これはキチンナノファイバーが低熱膨張性(熱膨張率:0.7×10−5/℃)であるため、複合化によって、フィルムの膨張を抑えるためである。しかも、図5および図6の写真に示すように、作成したキチンナノファイバー含有フィルムは柔軟性を有し、写真に示す程度の曲げでは折れ、ひび、白濁等の変化は見られなかった。The chitin nanofiber-containing film prepared by the above method had a thickness of 69 μm and a fiber content of about 63%. When the transparency of the chitin nanofiber-containing film obtained above was evaluated using an ultraviolet-visible spectrophotometer (UV-4100, Hitachi High-Tech. Corp.), the linear transmittance in visible light was 88. %, It was confirmed that the material was very transparent. For example, the transmittance loss due to chitin nanofibers was only 1.8% at a wavelength of 600 nm as compared to a transparent composite material containing no chitin nanofibers (FIG. 5). The thermal expansion property of the chitin nanofiber-containing film was evaluated using a thermomechanical measurement apparatus (TMA) (TM / SS6100, SII Nanotechnology Inc.). Measurement temperature range: 20 to 165 ° C., heating rate 5 ° C./min. As a result, the thermal expansion coefficient of the film containing no chitin nanofibers was 10.9 × 10 −5 / ° C., whereas the thermal expansion coefficient of the chitin nanofiber-containing film was 1.6 × 10 −5 / ° C. The thermal expansion could be reduced by 85% (FIG. 6). This is because chitin nanofibers have low thermal expansibility (thermal expansion coefficient: 0.7 × 10 −5 / ° C.), so that the expansion of the film is suppressed by compositing. In addition, as shown in the photographs of FIGS. 5 and 6, the produced chitin nanofiber-containing film has flexibility, and bending, cracking, white turbidity, and the like were not observed when bending as shown in the photographs.

このように、本発明により得られたキチンナノファイバー含有フィルムは、透明性が高く、強度が高く、しかも柔軟性のあるものであった。   Thus, the chitin nanofiber-containing film obtained by the present invention was highly transparent, high in strength, and flexible.

キチンナノファイバーおよび水溶性樹脂またはエマルジョンを含む塗料組成物の製造
自己架橋型アクリルエマルジョンJONCRYL 1980(BASF製)71.09部に対し湿潤剤Dynol 604(Air Products社製)0.36部を添加し、あらかじめ調製済みのキチンナノファイバー1%水溶液(別途製法叙述)10.80部、共溶剤Dowanol DPM(ダウケミカル製)4.27部、Dowanol DPnB(ダウケミカル製)3.06部、Dowanol PPH(ダウケミカル製)0.81部の混合溶液を添加後1時間攪拌した。次に、消泡剤Tego Foamex 805(トロイケミカル製)0.42部、ポリエチレンワックスエマルジョンJONWAX 26(ジョンソンポリマー製)2.54部、潤滑剤Tego Glide 440(トロイケミカル製)0.18部を順次添加し、さらに1時間攪拌した。次にあらかじめ調製したDowanol DPM 0.62部と増粘剤Tafigel PUR 50(ウルトラアディティブ社製)0.63部の混合溶液を加えた後、最後に水5.23部を添加し、1時間攪拌することによって目的の塗料溶液を得た。
Manufacture of coating composition containing chitin nanofiber and water-soluble resin or emulsion 0.36 part of wetting agent Dynal 604 (manufactured by Air Products) is added to 71.09 parts of self-crosslinking acrylic emulsion JONCRYL 1980 (manufactured by BASF). , 10.80 parts of a 1% aqueous solution of chitin nanofiber (prepared separately), co-solvent Dowanol DPM (manufactured by Dow Chemical) 4.27 parts, Dowanol DPnB (manufactured by Dow Chemical) 3.06 parts, Dowanol PPH ( A mixed solution of 0.81 part (manufactured by Dow Chemical) was added and stirred for 1 hour. Next, 0.42 part of antifoaming agent Tego Foamex 805 (manufactured by Troy Chemical), 2.54 parts of polyethylene wax emulsion JONWAX 26 (manufactured by Johnson Polymer), 0.18 part of lubricant Tego Glide 440 (manufactured by Troy Chemical) are sequentially added. Added and stirred for an additional hour. Next, a mixed solution of 0.62 parts of Dowanol DPM prepared in advance and 0.63 parts of thickener Tafigel PUR 50 (manufactured by Ultra Additive) was added, and finally 5.23 parts of water was added and stirred for 1 hour. As a result, the desired coating solution was obtained.

得られた塗料液を杉板材(50mm×50mm×10mm)上に刷毛塗にて塗布することによって均一な塗膜が形成された。また、塗膜は板材に対して強固な接着性を示し、碁盤目試験(JIS 5600−5−5)を実施した結果、剥離は認められなかった。   A uniform coating film was formed by applying the obtained coating liquid on a cedar board material (50 mm × 50 mm × 10 mm) by brush coating. Moreover, the coating film showed strong adhesiveness to the plate material, and as a result of conducting a cross-cut test (JIS 5600-5-5), no peeling was observed.

エビ殻からのキトサンナノファイバーの製造
新鮮なブラックタイガーの殻(10g)を5% KOH水溶液に加え、6時間還流し、エビ殻中のタンパク質を除去した。処理したエビ殻を濾過した後、中性になるまで水でよく洗浄した。エビ殻を7% HCl水溶液で室温下、2日間撹拌し、エビ殻中の灰分を除き、再びカニ殻を濾過して中性になるまで水でよく洗浄した。1.7%のNaClOの0.3M酢酸ソーダ緩衝溶液に処理カニ殻を加え、80℃、6時間撹拌し、エビ殻に含まれる色素分を除去し、再びエビ殻を濾過して中性になるまで水でよく洗浄した。タンパク質、灰分、色素分を除いたエビ殻に、40%水酸化ナトリウムを加え、窒素ガスを絶えず吹き込みながら、6時間還流し、脱アセチル化を行った後、再びエビ殻を濾過して中性になるまで水でよく洗浄した。エビ殻を水に分散させ、分散液を家庭用ミキサーで砕いた後、エビ殻を石臼式摩砕機(スーパーマスコロイダー(MKCA 6−2))に供し、キトサンナノファイバーに解繊させた。キトサンナノファイバーの収率は10%であった。得られたキトサンナノファイバーを走査電子顕微鏡(FE−SEM)(JSM−6700F、JEOL)にて観察した。繊維の大部分は幅40nm以下で、平均約20nm程度の均質なナノファイバーが多く認められた(図7)。また、元素分析の結果より得られたキトサンナノファイバーのN−アセチル基の置換度は33%であった。
Production of chitosan nanofibers from shrimp shell Fresh black tiger shell (10 g) was added to 5% KOH aqueous solution and refluxed for 6 hours to remove protein in shrimp shell. The treated shrimp shell was filtered and washed well with water until neutral. The shrimp shell was stirred with 7% aqueous HCl at room temperature for 2 days to remove ash in the shrimp shell, and the crab shell was filtered again and washed well with water until neutrality. Add the treated crab shell to a 0.3 M sodium acetate buffer solution of 1.7% NaClO 2 , stir at 80 ° C. for 6 hours to remove the pigment contained in the shrimp shell, and filter the shrimp shell again to neutralize it. Wash thoroughly with water until. After adding 40% sodium hydroxide to the shrimp shell from which protein, ash and pigments have been removed, nitrogen gas is constantly being blown in, the mixture is refluxed for 6 hours, deacetylated, and then filtered again to neutralize the shrimp shell. Wash thoroughly with water until. The shrimp shell was dispersed in water and the dispersion was crushed with a household mixer, and then the shrimp shell was subjected to a stone mill (supermass colloider (MKCA 6-2)) to defibrate chitosan nanofibers. The yield of chitosan nanofibers was 10%. The obtained chitosan nanofiber was observed with a scanning electron microscope (FE-SEM) (JSM-6700F, JEOL). Most of the fibers had a width of 40 nm or less, and many homogeneous nanofibers having an average of about 20 nm were observed (FIG. 7). Moreover, the substitution degree of the N-acetyl group of the chitosan nanofiber obtained from the result of elemental analysis was 33%.

キトサンナノファイバーおよびエマルジョンを含む塗料組成物の製造
自己架橋型アクリルエマルジョンJONCRYL 8383(BASF製)71.13部に対し湿潤剤Dynol 604(Air Products社製)0.36部を添加し、あらかじめ調製済みのキトサンナノファイバー2%水溶液(別途製法叙述)19.96部、共溶剤Dowanol DPM(ダウケミカル製)1.55部、Dowanol DPnB(ダウケミカル製)3.59部の混合溶液を添加後1時間攪拌した。次に、消泡剤Tego Foamex 805(トロイケミカル製)0.42部、ポリエチレンワックスエマルジョンJONWAX 26(ジョンソンポリマー製)2.58部、潤滑剤Tego Glide 440(トロイケミカル製)0.18部を順次添加し、さらに1時間攪拌した。最後に増粘剤 Cognos DSX−1550(Henkel製) 0.23部を添加し、1時間攪拌することによって目的の塗料溶液を得た。
Manufacture of coating composition containing chitosan nanofiber and emulsion Self-crosslinking acrylic emulsion JONCRYL 8383 (manufactured by BASF) 71.13 parts, wetting agent Dynal 604 (manufactured by Air Products) 0.36 parts was added and prepared in advance 1 hour after adding a mixed solution of 19.96 parts of 2% aqueous solution of chitosan nanofiber (separate production method), 1.55 parts of co-solvent Dowanol DPM (manufactured by Dow Chemical) and 3.59 parts of Dowanol DPnB (manufactured by Dow Chemical) Stir. Next, 0.42 part of antifoaming agent Tego Foamex 805 (manufactured by Troy Chemical), 2.58 parts of polyethylene wax emulsion JONWAX 26 (manufactured by Johnson Polymer), and 0.18 part of lubricant Tego Glide 440 (manufactured by Troy Chemical) are sequentially added. Added and stirred for an additional hour. Finally, 0.23 part of a thickener Cognos DSX-1550 (manufactured by Henkel) was added and stirred for 1 hour to obtain the desired coating solution.

本発明は、ナノファイバーを使用する分野において利用可能である。また本発明は、複合材料や塗料の製造およびそれらを使用する分野においても利用可能である。   The present invention can be used in the field of using nanofibers. The present invention can also be used in the manufacture of composite materials and paints and in the fields where they are used.

Claims (21)

甲殻類由来のキチン含有材料を、
少なくとも1回の脱蛋白工程および少なくとも1回の脱灰工程に付し、
酸性試薬にて処理する工程に付し、次いで、
解繊工程に付す
ことを特徴とする、キチンナノファイバーの製造方法。
Chitin-containing materials derived from crustaceans ,
Subjected to at least one deproteinization step and at least one decalcification step;
Subject to a step of treating with an acidic reagent,
A method for producing chitin nanofibers, which is subjected to a defibrating process.
酸性試薬が弱酸であり、処理工程におけるpHが3〜4である請求項1記載の方法。  The method according to claim 1, wherein the acidic reagent is a weak acid and the pH in the treatment step is 3-4. 解繊工程を石臼式摩砕機および高圧ホモジナイザーのいずれかまたは両方を用いて行う請求項1または2記載の方法。  The method according to claim 1 or 2, wherein the defibrating step is carried out using one or both of a stone mill and a high-pressure homogenizer. 甲殻類由来のキチン含有材料を、
少なくとも1回の脱蛋白工程および少なくとも1回の脱灰工程に付し、
弱酸での処理工程に付し、次いで、
解繊工程に付す
ことを特徴とする、キチンナノファイバーの製造方法であって、弱酸での処理工程におけるpHが3〜4であり、解繊工程が石臼式摩砕機または高圧ホモジナイザーを用いて行われる請求項1〜3のいずれか1項記載の方法。
Chitin-containing materials derived from crustaceans,
Subjected to at least one deproteinization step and at least one decalcification step;
Subject to a weak acid treatment step, then
A method for producing chitin nanofibers characterized by being subjected to a defibrating step, wherein the pH in the treatment step with weak acid is 3 to 4, and the defibrating step is performed using a stone mill or high-pressure homogenizer. The method according to any one of claims 1 to 3.
各工程を常に乾燥させずに行う請求項1〜4のいずれか1項記載の方法。  The method according to claim 1, wherein each step is always performed without drying. 請求項1〜5のいずれか1項記載の方法により得られるキチンナノファイバー。  The chitin nanofiber obtained by the method of any one of Claims 1-5. ファイバーの幅が2nm〜20nmである請求項6記載のキチンナノファイバー。  The chitin nanofiber according to claim 6, wherein the fiber has a width of 2 nm to 20 nm. 繊維状態が伸びきり鎖結晶である請求項6または7記載のキチンナノファイバー。  The chitin nanofiber according to claim 6 or 7, wherein the fiber state is an extended chain crystal. 請求項6〜8のいずれか1項記載のキチンナノファイバーおよび樹脂を含む複合材料。  The composite material containing the chitin nanofiber of any one of Claims 6-8, and resin. 熱膨張率が2x10−5−1以下に低減されている請求項9記載の複合材料。The composite material according to claim 9, wherein the coefficient of thermal expansion is reduced to 2 × 10 −5 ° C. −1 or less. 同じ厚さのキチンナノファイバー不含のものと比べて、600nmにおける透過率の損失が10%以下である請求項9または10記載の複合材料。  11. The composite material according to claim 9, wherein the transmittance loss at 600 nm is 10% or less as compared with a non-chitin nanofiber having the same thickness. 請求項6〜8のいずれか1項記載のキチンナノファイバーの存在下で樹脂モノマーを重合させることを特徴とする、複合材料の製造方法。  A method for producing a composite material, wherein a resin monomer is polymerized in the presence of the chitin nanofibers according to any one of claims 6 to 8. 請求項6〜8のいずれか1項記載のキチンナノファイバーおよび水溶性樹脂またはエマルジョンを含む塗料組成物。  The coating composition containing the chitin nanofiber of any one of Claims 6-8, and a water-soluble resin or emulsion. 請求項6〜8のいずれか1項記載のキチンナノファイバーの水懸濁液と水溶性樹脂またはエマルジョンをブレンドすることを特徴とする、塗料組成物の製造方法。  A method for producing a coating composition, comprising blending an aqueous suspension of chitin nanofibers according to any one of claims 6 to 8 with a water-soluble resin or emulsion. 甲殻類由来のキチン含有材料を、
少なくとも1回の脱蛋白工程および少なくとも1回の脱灰工程
および少なくとも1回の脱アセチル化工程に付し、次いで、
解繊工程
に付すことを特徴とする、キトサンナノファイバーの製造方法。
Chitin-containing materials derived from crustaceans ,
Subject to at least one deproteinization step and at least one decalcification step and at least one deacetylation step;
A method for producing chitosan nanofibers, which is subjected to a defibrating process.
請求項15記載の方法により得られるキトサンナノファイバー。The chitosan nanofiber obtained by the method of Claim 15 . ファイバーの幅が2nm〜40nmである請求項16記載のキトサンナノファイバー。The chitosan nanofiber according to claim 16 , wherein the fiber has a width of 2 nm to 40 nm. 請求項16または17記載のキトサンナノファイバーおよび水溶性樹脂またはエマルジョンを含む塗料組成物。A coating composition comprising chitosan nanofibers according to claim 16 or 17 and a water-soluble resin or emulsion. キトサンナノファイバーが請求項17記載のものである、請求項18記載の塗料組成物。The coating composition according to claim 18 , wherein the chitosan nanofibers are those according to claim 17 . 請求項16または17記載のキトサンナノファイバーの水懸濁液と水溶性樹脂またはエマルジョンをブレンドすることを特徴とする、塗料組成物の製造方法。A method for producing a coating composition, comprising blending an aqueous suspension of chitosan nanofibers according to claim 16 or 17 and a water-soluble resin or emulsion. キトサンナノファイバーが請求項17記載のものである、請求項20記載の方法。21. The method of claim 20 , wherein the chitosan nanofibers are those of claim 17 .
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